C++ 图形绘制与小球运动模拟学习笔记

一、基础准备

（一）引入工具库

• #include <graphics.h>：这是图形绘制工具库，能帮我们弹出窗口、画各种图形，比如圆形 。就像画画的“画笔工具包”，有了它才能在电脑上画出图形。
• #include <math.h>：数学工具库，虽然这几节课暂时用不太上，但和 graphics.h 搭配经常会用到，比如计算复杂图形的位置时可能会用到数学公式 ，像算圆形运动轨迹的曲线之类的。
• #include <conio.h>：按键检测工具库，能让程序等我们按按键后再关闭窗口。比如你画了个画，想看完再关窗口，按个键就行，它就是负责这个“等待按键”功能的。
• using namespace std;：这个是为了方便使用标准库的内容，不然每次用 cout 这些都要写 std::cout ，比较麻烦，就像给标准库开了个“快捷通道” 。

二、简单图形绘制（静态圆形）

（一）代码示例

// 引入图形绘制工具库，能弹出窗口、画图形
#include <graphics.h>  
// 引入数学工具库（暂时用不上，但图形库常一起用 ）
#include <math.h>  
// 引入按键检测工具库，让程序等我们按按键再关闭
#include <conio.h>  
using namespace std;  

int main() {  
    // 定义窗口高度，设为1000像素，让窗口长一点好放圆形
    const int height = 1000;  
    // 初始化图形窗口，宽度600像素，高度用上面定义的height
    initgraph(600, height);  

    // 画圆形，circle函数参数是（圆心X坐标，圆心Y坐标，半径）
    // 第一个圆形，圆心Y在height/4位置，半径50
    circle(300, 1 * height / 4, 50);  
    // 延时1秒，让我们能看到圆形，Sleep函数参数是毫秒数，1000毫秒=1秒
    Sleep(1000);  
    // 第二个圆形，圆心Y在2*height/4位置
    circle(300, 2 * height / 4, 50);  
    Sleep(1000); 
    // 第三个圆形，圆心Y在3*height/4位置 
    circle(300, 3 * height / 4, 50);  
    Sleep(1000);  

    // 让程序暂停，等按任意按键再关闭窗口，不然窗口一闪就没啦
    getch();  

    // 关闭图形窗口，释放资源，就像用完东西要收拾好
    closegraph();  

    return 0;  
}  

（二）代码解释

• initgraph(600, height);：初始化一个图形窗口，宽 600 像素，高 height（这里是 1000 像素） 。可以想象成打开一个画画的画布。
• circle(300, 1 * height / 4, 50);：画圆形，300 是圆心的 X 坐标（水平方向位置，这里在窗口中间），1 * height / 4 是圆心的 Y 坐标（垂直方向位置，把窗口高度分成 4 份，在第一份的位置），50 是半径 。
• Sleep(1000);：让程序暂停 1000 毫秒（1 秒），这样我们就能看到画出来的圆形，不然程序跑得太快，刚画就没了 。
• getch();：等待用户按任意按键，按了之后程序才继续执行关闭窗口的操作 。
• closegraph();：关闭图形窗口，释放电脑资源，就像用完画画工具把画布收起来 。

三、小球下落动画（动态效果）

（一）基础下落（匀速）

代码示例

#include <graphics.h>
#include <conio.h>
using namespace std;

int main() {
    const int height = 1000;
    initgraph(600, height);
    // 小球初始 Y 坐标
    int y = 50;  
    while (1) {  
        // 清屏，把之前画的内容擦掉，不然小球会有很多残影
        cleardevice();  
        // 画小球，圆心 X 是 300，Y 是 y，半径 20
        circle(300, y, 20);  
        // 让小球 Y 坐标增加 1，往下落
        y += 1;  
        // 暂停 20 毫秒，控制下落速度，数值越大下落越慢
        Sleep(20);  
        // 落到 800 位置就停止（可以自己改停止位置）
        if (y >= 800) {  
            break;  
        }
    }
    getch();
    closegraph();
    return 0;
}

代码解释

• cleardevice();：清屏函数，每次循环都把之前画的小球擦掉，这样新画的小球位置才清晰，不然小球移动会留下一串残影 。
• y += 1;：让小球的 Y 坐标每次增加 1，这样小球就会往下移动，产生下落的效果 。
• Sleep(20);：控制小球下落的速度，暂停 20 毫秒，数值越大，小球下落得越慢，就像走路一步停久一点 。
• if (y >= 800) { break; }：当小球落到 Y 坐标 800 的位置时，就跳出循环，停止下落 。

（二）加速下落

代码示例

#include <graphics.h>
#include <conio.h>
using namespace std;

int main() {
    const int height = 1000;
    initgraph(600, height);
    double y = 50;
    // 加速度，每次让速度增加的值
    double addy = 0;  
    while (1) {
        cleardevice();
        circle(300, y, 20);
        y = y + addy;
        // 每次让速度增加 0.5，这样小球会越来越快
        addy = addy + 0.5;  
        Sleep(10);
        if (y >= 800) {
            break;
        }
    }
    getch();
    closegraph();
    return 0;
}

代码解释

• double addy = 0;：定义一个加速度相关的变量，用来控制小球下落的速度变化 。
• y = y + addy;：小球的 Y 坐标变化不再是固定增加 1，而是加上 addy 的值，这样速度会变化 。
• addy = addy + 0.5;：每次让 addy 增加 0.5，也就是让小球下落速度越来越快，模拟加速下落的效果，像从高处往下扔东西，会越落越快 。

（三）带反弹的下落

代码示例

#include <graphics.h>
#include <conio.h>
#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    const int height = 1000;
    initgraph(600, height);
    double y = 50;
    double addy = 0;
    while (1) {
        cleardevice();
        y = y + addy;
        addy = addy + 0.5;
        if (y >= 800) { 
            // 碰到“地面”，速度反向并减小，这里乘以 -0.75 模拟反弹后速度变慢
            addy = -0.75 * addy;  
        }
        if (y > 800) {
            // 让小球刚好停在“地面”位置，不然可能会穿过去
            y = 800;  
        }
        circle(300, y, 20);
        Sleep(10);
        // 可以输出看看速度变化，方便理解
        cout << y << "------" << addy << endl;  
    }
    getch();
    closegraph();
    return 0;
}

代码解释

• if (y >= 800) { addy = -0.75 * addy; }：当小球落到 800 位置（碰到“地面”），让速度 addy 乘以 -0.75 ，这样速度方向就反过来（往上），而且大小变小，模拟小球反弹后速度减慢的效果，就像现实中球落地会弹起来，而且越弹越低 。
• if (y > 800) { y = 800; }：防止小球因为速度的问题，Y 坐标超过 800 太多，让它刚好停在 800 位置，看起来更像碰到地面 。
• cout << y << "------" << addy << endl;：输出小球的 Y 坐标和速度 addy 的值，这样在运行程序时，你能在控制台看到数值变化，更清楚小球怎么运动的 。

四、总结

• 我们学会了用 graphics.h 库画静态圆形，通过 circle 函数设置圆心和半径 。
• 做出了小球下落的动画，从匀速下落，到加速下落，还实现了碰到“地面”反弹的效果 。
• 用到的关键函数有 initgraph（初始化窗口）、circle（画圆形）、cleardevice（清屏）、Sleep（控制延时，调整速度）、getch（等待按键）、closegraph（关闭窗口） 。这些就像我们画画和做动画的“小工具”，组合起来就能做出好玩的图形和动画啦，大家可以自己改改数值，看看小球运动有啥变化，探索更多好玩的效果！